Броневая сталь средних танков и самоходных артиллерийских установок красной армии презентация

Цель и задачи междисциплинарного исследования
Цель работы
изучение истории становления и развития танкового бронепроизводства в годы Великой Отечественной Войны на примере самоходных артиллерийских установок (САУ) и танков Т-34, находящихся в экспозиции Музея военной техники Уральской горно-металлургической компании
Конкретные задачи
Эспериментальное определение состава и твердости противоснарядной брони средних танков и САУ непосредственно на экспонатах с использованием современных переносных приборов.
Установление типа структуры и хаоактера изломов броневой стали на образцах, отобранных с минимальным ущербом для экспоната.
Анализ и сравнение полученных характеристик с архивными и литературными данными.
2

Музей военной техники Уральской горнометаллургической компании
Музей военной техники УГМК (Частное учреждение культуры «Музейный комплекс», г. Верхняя Пышма) обладает одним из крупнейших в России собраний бронетехники. Это ставит его в ряд лучших баз для изучения истории танкостроения и бронепроизводства.
В настоящее время коллекция Музейного комплекса насчитывает более 10 тыс. единиц хранения, в том числе около 1000 образцов военной и гражданской техники. Военной техники насчитывается более 500 единиц, в том числе 36 САУ и 70 танков.
Основные экспозиции: артиллерия, САУ, танки, автомобили и машины военного назначения, самолеты, макеты кораблей, а также обширная коллекция паровозов и подвижного состава 1940-х гг.
Наиболее представительными являются коллекции артиллерии, САУ и танков. Собраны практически все САУ, производившиеся серийно. Имеются редкие экземпляры: установки СУ-76И, СУ-76М (две штуки, в том числе одна ходовая), СУ-122, танки Т-34 Харьковского завода и Сталинградского тракторного завода.
3

Объекты и методика исследования
В работе определены характеристики броневой стали СУ-85, СУ-100 и СУ-122, произведенных УЗТМ, а также танков Т-34, выпущенных Харьковским паровозостроительным и Сталинградским тракторным заводами.
Химический состав определяли неразрушающим методом непосредственно на экспонируемых объектах с помощью переносного оптико-эмиссионного спектрометра PMI Master Smart по 12-16 элементам.
Твердость измеряли также непосредственно на бронетехнике с помощью портативного динамического твердомера Equotip.
Для оценки качества броневой стали был изучен характер изломов отдельных образцов небольшого размера, отобранных с корпусов СУ-85 и СУ-100. Исследования поверхности разрушения изломов сталей и микроструктуры шлифов проводили на сканирующем электронном микроскопе Inspect F.
Выполнен также рентгенофазовый анализ образцов броневой стали.
Особое внимание уделялось сохранности музейных экспонатов.
4

Самоходные артиллерийские установки производства УЗТМ
(сверху вниз): СУ 100, СУ 85, СУ 122
Всего за годы войны УЗТМ выпустил 5060 средних САУ
5
СУ-122 - с конца 1942 по 1943 произведено 637 единиц
СУ-85 – самая массовая средняя САУ, за 1943-1944
произведено 2653 единиц
СУ-100 - с конца 1944 по май 1945 выпущено 1770 единиц

Т 34, камуфляжная окраска,
Харьковский паровозостроительный завод № 183, 1940 г.
Т 34, Сталинградский тракторный завод, 1942 г.
Видна пробоина от снаряда на правом предкрылке, причем выломан кусок брони
6

Химический состав броневых сталей
7

Основой броневой защиты средних танков и САУ являлась броневая сталь 8С (МЗ-2). По основным легирующим элементам Mn, Cr, Ni, Mo, Si броня САУ соответствует стали 8С (кроме лобовой брони СУ 100). В броне сталинградского Т-34(С) повышенное содержание углерода. Толщина бортовой брони Т-34(С) 40 мм в отличие от бортовой брони САУ и харьковского танка Т-34(Х), имеющую толщину 45 мм. Явно заниженное значение концентрации углерода для САУ связано с особенностями прибора PMI Master Smart .
Для сравнения приводим химический состав брони танков вермахта и
английского танка Matilda.
8

Твердость броневых листов
Приведенные в таблицах данные по химическому составу и твердости броневых листов изученных САУ и танков Т-34 свидетельствуют о том, что, несмотря на все сложности военного времени, указанные параметры брони соответствуют или близки к проектным показателям броневой стали 8С (МЗ-2).
9

Твердость и вязкость броневой стали СУ 85 и СУ 100.
Фрактографическое исследование изломов
Важное качество танковой брони – должное сочетание твердости и вязкости, чтобы она выдерживала обстрел и не давала отколов и расслоений. Это качество оценено при изучении вида изломов.
Характер изломов преимущественно вязкий транскристалитный (рис. а). Хрупкое межзеренное разрушение не наблюдается. Отмечены сульфидные (рис. б) и шлаковые выделения.
На месте попадания снаряда в лобовой брони СУ 85 обнаружены частицы металла снаряда.
10

Рис.2. Поверхность разрушения материала броневой плиты правого борта рубки СУ-100 :
а – область вязкого разрушения, б – фасетки скола и часть частицы MnS,
в – неметаллическое включение. Испытания при температуре жидкого азота.
11
а
б
в

Металлографическое исследование
броневой стали корпусов СУ 85 и СУ 100
Основная фаза 2-х образцов имеет кристаллическую решетку α-железа, присутствует также γ-фаза - 5-10% (отмечена стрелками).
Образец броневой стали СУ-85 имеет структуру отпущенного пакетного мартенсита, размер пакета 20-30 мкм, содержание остаточного аустенита 5%. Структура стали СУ-100: отпущенный бейнит, 5% остаточного аустенита.
Микротвердость стали первого образца составляет 3500 МПа, а второго образца – 2280 МПа.
На шлифах выявлены в довольно большом количестве поры округлой или вытянутой формы размером 5-30 мкм и микротрещины длиной до 30 мкм.
12

Заключение
Исследование брони СУ-100, СУ-85, СУ-122 и танков Т-34 свидетельствует о том, что, металловедческие характеристики брони изученных экземпляров бронетехники соответствуют или близки к проектным показателям броневой стали 8С.
Полученные данные показывают что, несмотря на все трудности военного времени, в броне изученных образцов содержание основных легирующих элементов – хрома, марганца, никеля, молибдена, кремния – при некоторых отклонениях концентраций, в целом, соответствует марочному составу броневой стали 8С, Это же относится и к показателям твердости и должному сочетанию твердости и характеру изломов броневой стали (вязкости).
Броневая сталь 8С, несмотря на некоторые дефекты отдельных образцов, связанные с неотработанностью технологии, являлась незаменимым конструкционным материалом для корпусов средних САУ и танков Т-34, выпускаемых в годы Великой Отечественной Войны. И в этом заключается значение стали 8С, разработанной отечественными металлургами непосредственно перед войной.
13

Публикации
Гижевский Б.А., Мельников Н.Н., Запарий Вас.В., Запарий Вл.В. Броневая сталь уралмашевских самоходок // Черные металлы. 2020. №1. С. 63-68.
Мельников Н.Н. Модернизация танковой промышленности СССР в условиях Великой Отечественной войны – Екатеринбург: Изд-во «Сократ», 2017. – 416 с.
Мельников Н. Н., Гижевский Б. А., Запарий Вас. В., Запарий Вл. В. История создания противоснарядной танковой брони 8С // Черные металлы. 2019. №5. С. 70-76.
Запарий Вас.В. Танковая промышленность на Урале в 1940-е годы.- Екатеринбург: Изд-во УМЦ-УПИ, 2015. – 219 с.
Гижевский Б.А., Дегтярев М.В., Чащухина Т.И., Воронова Л.М., Патраков Е.И., Мельников Н.Н., Запарий Вас.В., Рузаев С.В., Запарий Вл.В. Фрактографическое исследование броневой стали самоходных артиллерийских установок Красной армии // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. 2020. №2. С. 26-37.
14